Конструкция и принцип действия гировертикали (стр. 3 из 5)

Уравнения (4) описывают прецессионное движение гировертикали для любого типа коррекции.

2. Расчетная часть

2.1 Выбор типа гиродвигателя

Каждый из типов электродвигателей имеет свои особенности сопоставление которых позволяет определить целесообразность использования того или иного двигателя в различных условиях. Будем вести расчет двигателя асинхронного типа. Они обладают простотой и надежностью конструкции, возможностью выполнения на любую скорость вращения, высокие энергетические показатели, хорошие пусковые свойства, сравнительно небольшое время разбега и ряд других преимуществ.

2.2 Габаритные размеры

Двигатель должен быть выполнен в объеме ограниченном размерами:

-наружный диаметр ротора равный внутреннему диаметру маховика:

= =d=5.3 см

-внутренний диаметр статора

=1.8 см

-полная длина статора

=1.95 см

-полная длина ротора

=1.75 см

-минимальный диаметр лобовых частей обмотки статора из условий их размещения

=2.5 см

При предварительно оцененном моменте сопротивления

= 0.2 Нсм удельный максимальный момент составит [1]:

= 0.0063н/см (5)

При относительно крупных размерах двигателя выберем число пазовстатораz=24. Так как количество пар полюсовp=2, примем

=1.23 а наружный диаметр статора d=5.3/1.23=4.3 см.

2.3 Расчет массы и момента инерции вращающихся частей

Размеры в соответствии с указанными обозначениями: L=4.0 ;

; ; 2b =0.35 ; ; ; D = 6.9 ; ; d = 5.3 ; ; ; ; ; ; .

Плотность материала маховика (стали ЭИ 702) -

. Среднюю плотность ротора с алюминиевой беличьей клеткой примем .

Тогда суммарный момент инерции и масса вращающихся частей двигателя составляет:

Рисунок 4. Упрощенный эскиз маховика

; г

Ожидаемый кинетический момент при выбранном скольжении S = 0.02 [1]:

(6)

Уточнение кинетического момента и массы вращающихся частей будет произведено после окончательного определения размеров ротора.

2.4 Расчет максимального момента

Требуемый от электродвигателя максимальный момент и его кратность, определяются из требований к эксплуатационным характеристикам ГД и, в первую очередь, по заданному времени разбега.

Для АГД, необходимая по

=180 с кратность, находится [1]:

(7)

При требуемой кратности пускового момента

необходимую величину можно оценить, предварительно выбрав для проектируемого АГД с см - [1].

(8)

Тогда максимальный момент для проектируемого АГД [1]:

.186=1.27 Нсм(9)

При этом обеспечивается требуемое время разбега и желаемые пусковые характеристики.

2.5 Определение основных параметров гиромотора

Выберем при z=24 и p=2,число пазов ротор z=23, выполняя на роторе скос пазов на зубцовое деление статора (

).

Относительную площадь пазов статора выбираем по рис 7.5а [1]. Для проектируемого двигателя [1]:

(10)

Так как при p=2

, может быть взята большей выберем

Выберем двухслойную петлевую с укорочением обмотку статора. Обмоточный коэффициент при этом

Для пакета статора выберем сталь марки Э44 с толщиной листов 0.2 мм (т.к. ГД рассчитывается на частоту f=1000 Гц). Коэффициент заполнения пакета

. Предварительно выберем ширину и высоту шлица паза статора:

Отношение индукции в воздушномзазоре к индукции в железе статора определим [1]:

(11)

Где

; ;

Выполнение неравенств показывает, что при выбранных значениях

и размеры зубца и спинки статора будут больше допустимых по условиям технологии:

Коэффициент заполнения для лобовых частей примем

, а для паза выберем . При этом высота лобовых частей [1]:

(12)

А длина пакета статора по условиям размещения [1]:

(13)

Выбираем номинальную величину воздушного зазора

. С учетом допуска (30 мкм) в сторону увеличения реальное значение зазора может составлять до 0.018 мкм. В дальнейших расчетах будем использовать именно это значение.

Ширина зубца статора [1]:

см(14)

Где зубцовое деление статора [1]:

см(15)

Площадь паза статора [1]:

(16)

Диаметр большой окружности паза [1]:

см(17)

Диаметр малой окружности [1]:

см(18)

Расстояние между центрами окружностей [1]:

см(19)

Общая высота зубца (паза) [1]:

см(20)

Высота спинки статора [1]:

см (21)

Выполнение неравенства

Означает, что лобовые части обмотки могут быть размещены по высоте в отведенном для них объеме

Определим основные размеры ротора и некоторые его обмоточные данные.

Наружный диаметр ротора:

см

Длину пакета ротора выберем на 0.1 больше чем для статора

см. ширину короткозамкнутого кольца выберем максимально возможной [1]: